Curso de Evolución 2015 Facultad de Ciencias Montevideo

Curso de Evolución 2015 Facultad de Ciencias Montevideo

Darwin: la evolución es “descendencia con modificación”
Curso de Evolución 2015
Facultad de Ciencias
Montevideo, Uruguay
http://evolucion.fcien.edu.uy/
http://eva.universidad.edu.uy/
• ancestro común a todos los seres vivos
• diversificación de linajes derivados de aquel
Darwin: “Así se producen dos o más
Darwin:
géneros, mediante herencia con
modificación, a partir de dos o más
especies del mismo género. Y las dos
o
más
especies
progenitoras
descienden de alguna especie de un
género anterior. En nuestro esquema
ello
ll se ilustra
il t mediante
di t las
l líneas
lí
d
de
trazos situadas bajo las letras
mayúsculas que convergen hacia un
único punto, situado debajo”.
Tema 2. Las filogenias como contexto de análisis de la
evolución. Métodos de inferencia filogenética. Análisis
filogenético según el principio de parsimonia.
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Darwin: la evolución es “descendencia con modificación”
Darwin: la evolución es “descendencia con modificación”
• ancestro común a todos los seres vivos
• diversificación de linajes derivados de aquel
• llamamos filogenia al ordenamiento jerárquico resultante
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FILOGENIA historia evolutiva de un grupo determinado.
FILOGENIA:
Es un ordenamiento de relaciones anidadas y jerárquicas.
Estas relaciones evolutivas son ilustradas mediante un
ARBOL FILOGENETICO: representación gráfica de dicha
TAXA u OTUs
historia.
En estudios filogenéticos, las relaciones evolutivas entre varias
especies es ilustrada por medio de un árbol filogenético, que es una
representación gráfica compuesta por nodos conectados por ramas.
Este patrón de ramificación es llamado topología.
(Unidades Taxonómicas Operativas)
Humano
Chimpancé
Orangután
Ballenas
Mandriles
TOPOLOGIA
Tiburones
Rayas
Patrón de ramificación:
OTU´s (unidades taxonómicas
operativas) / taxa
Tiempo
relativo
A
B
C
D
rama
terminal
rama interna
rama
terminal
i l
nodo
raíz
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LA TOPOLOGIA ES LA MISMA
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Algunos errores comunes de interpretación
Mandriles
Orangután
Ballenas
Chimpancé
Humano
Rayas
Tiburones
Humano
Chimpancé
Mandriiles
Orangutáán
Ballen
nas
Tiburon
nes
Rayyas
Mandriles
O
Orangutá
n
H
Human
oChimpan
C
c
cé
B
Ballen
aas
T
Tiburones
M
Orangután Mandriles
Ballenas
Humano
Chimpancé
Tiburones
Rayas
• los mandriles están antes que
los chimpancés
• los mandriles son más
primitivos que el orangután
• los mandriles se parecen más
al ancestro común de los
primates que el resto del grupo
• las ballenas están más cerca
de otros vertebrados no
mamíferos que el resto de los
mamíferos
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8
2
LA TOPOLOGIA ES LA MISMA
a b
e
c
d
d
b c
c b
e
a
d
topología
e
topología + cantidad de cambio
a
e
c
b
a d
Filograma
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Dentro del grupo considerado (A,B,C,D,E,F,G,H,I):
A B C D E F G
H
Los Peces: un grupo parafilético
I
tetrápodos
(A,B,C,D,E,F,G) es un grupo MONOFILÉTICO
(incluye un ancestro y todos sus descendientes)
A B C D E F G H
I
(B,C,D,E,F,G) es un grupo
PARAFILÉTICO (incluye un ancestro y
muchos, pero no todos, sus descendientes
A B C D E F G H
I
peces
(A, H) es un grupo POLIFILÉTICO
(grupo discontinuo del punto de vista
filogenético)
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3
Los homeotermos: un grupo polifilético
Reptiles: otro grupo parafilético
mamíferos
aves
Homeotermos
aves
cocodrilos
REPTILES
cocodrilos
serpientes
serpientes
tortugas
tortugas
mamíferos
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Filogenias
Filogenias
verdadera historia evolutiva
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una hipótesis sobre dicha historia
politomía:
resolución
l ió parcial
i l
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diferencia topológica
entre hipótesis
hi ó i e historia
hi
i
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• analogía (homoplasia): implica orígenes independientes
• homología : implica legado de ancestro común
• alas de murciélagos y aves
Extremidades anteriores de varios tetrápodos.
rana
lagartija
ave
Ave
Se consideran
estructuras homólogas
aunque su forma varíe
humano
gato
ballena
murciélago
(carácter homólogo con
varios estados).
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Murciélago
Los miembros anteriores son homólogos, pero el estado
“ala” es análogo, ya que los dos grupos adquirieron ese
estado de manera independiente.
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La analogía puede llega a ser sorprendente
Algunas aplicaciones del análisis filogenético(1)
Origen independiente de HIV‐1 y HIV‐2
La Selección Natural favorece el mismo tipo de estructura en “tigres
dientes de sable
sable” de linajes distintos (marsupiales y mamíferos
placentados).
LA ANALOGÍA (HOMOPLASIA): RESULTA DE PARALELISMOS,
CONVERGENCIAS, O REVERSIONES
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(1) Ejemplos de Hillis, DM, cap 16 en Futuyma et al (eds), 2010. Evolution since Darwin—the first 150 years. Sinauer Assoc., Sunderland, Mass.
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Origen y diversidad de HIV‐1
Variación interanual de influenza H1N1
humanos
humanos
gorilas
humanos
Expansión de influenza H1N1
Evolución de hemaglutinina (influenza H1N1)
Tamaño
poblacional
estimado
Tiempo
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Transferencia de HIV‐1 en casos criminales
Algunas aplicaciones del análisis filogenético
Reconstrucción de la evolución gradual de proteínas fluorescentes en corales
1. Análisis filogenético.
2. Reconstrucción de secuencias de proteínas ancestrales.
3. Síntesis de genes ancestrales y expresión.
ió
4. Medida de fluorescencia.
Scaduto et al. 2010. Source identification in two criminal cases using phylogenetic analysis of HIV‐1 DNA sequences. PNAS 107: 21242‐21247. Comentarios finales
• El análisis filogenético es esencial para estudiar la
evolución.
• Provee un marco de referencia para establecer
• Parentesco
• Cambios genéticos, fenotípicos,
geográficos, de ambientes.
• Encuentra diversas aplicaciones en ciencia,
tecnología, y en otros aspectos de la vida social.
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